智能高分子材料因其能够感知外界刺激，并迅速做出响应以改变自身物理或化学性质，成为各国研究人员关注的热点，其中形状记忆聚合物（SMPs）和自修复聚合物（SHPs）表现出广泛的应用前景。但是，智能高分子材料本身的的高成本、低产率、易燃性等问题，限制了它们的应用领域。聚对苯二甲酸乙二酯（PET）作为一种通用型热塑高分子，因其优异的性能得到了广泛应用，但并不具有智能响应性。因此，实现PET的智能化和高性能化，赋予其额外的高附加价值，具有重要的经济效益和现实意义。
近日，王玉忠院士团队通过分子结构，在PET分子链侧基上引入苯酰亚胺-苯乙炔基团，采用简单的一锅熔融缩聚方法制备了具有高强度（拉伸强度提高45.0%）、形状记忆性能、自修复性能和阻燃性的共聚酯P(ET-co-PN)n，同时该共聚酯可适用于3D打印技术。
图5. PET共聚酯的制备过程及苯乙炔基团间的π-π堆积作用
苯乙炔基团间的物理π-π堆积作用不仅可以作为形状记忆的固定相，亦可以作为自修复过程中的动态交联点，同时赋予共聚酯优异的形状记忆性能和自修复性能。在燃烧时，苯乙炔基团不仅会发生自交联，亦可与苯酰亚胺基团分解产生的氰基结构发生协同交联，大幅提升共聚酯的熔体黏度并促进成炭，起到阻燃效果。进一步利用共聚酯的形状记忆性能和阻燃性，设计出早期火灾预警装置，具有很短的响应时间（< 5 s）。此外，所得共聚酯可用于3D打印技术制备不同形状的几何模型，且制备的3D模型具有很好的形状记忆性能。
图6. PET共聚酯的形状记忆性能和自修复性能
图7. PET共聚酯的阻燃性能及在早期火灾预警方面的应用
图8. PET共聚酯在3D打印方面的应用
此研究得到国家自然科学基金重点项目（21634006）等项目的资助。该工作以《3D printable robust shape memory PET copolyesters with fire safety via π-stacking and synergistic crosslinking》为题发表于Journal of Materials Chemistry A。该文的第一作者是王玉忠院士的博士研究生陈琳，通讯作者是王玉忠教授和汪秀丽教授。
论文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta04187g#!divAbstract
